JP7683861B2 - 摩耗試験方法 - Google Patents

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特許法第３０条第２項適用 刊行物による公開／２０２０年度（第６９回）農業農村工学会 大会講演会概要集 ｐ．１２０／公開日：令和２年８月２５日 刊行物による公開／２０２０年度（第６９回）農業農村工学会 大会講演会講演要旨集 Ｒ－４８（ｐｐ．５３５－５３６）／公開日：令和２年８月（発行日 令和２年 ８月２５日） 電子通信回線を通じての公開／掲載アドレス：ｈｔｔｐ：／／ｓｏｉｌ．ｅｎ．ａ．ｕ－ｔｏｋｙｏ．ａｃ．ｊｐ／ｊｓｉｄｒｅ／ｃｇｉ－ｂｉｎ／ａｎｕａｌ．ｃｇｉ？ｓｅａｒｃｈ＝％Ｂ２％Ｆ３％Ｃ５％ＢＥ％ＢＣ％Ｂ０％ＢＦ％Ｅ５％Ｃ３％Ｅ６＆ｓｅａｒｃｈ２＝－＆ｓｅａｒｃｈ３＝－／農業農村工学会全国大会講演要旨集 ｐｐ．５３５－５３６，２０２０ 発表番号［Ｒ－４８］／公開日：令和２年８月２５日

この発明は、摩耗試験方法に関する。

ダムや頭首工、開水路等の水利施設では、躯体の流水接触面に摩耗が生じる。流水接触面における摩耗は、所定の摩耗態様によって進行することが知られている。すなわち、モルタル部分が削り取られて粗骨材が露出し、この粗骨材が抜け落ちるとさらにモルタル部分が削り取られるという摩耗態様（選択的摩耗）によって進行することが知られている。

ところで、供試体としてコンクリート成形物を摩耗させる摩耗試験方法が存在している。非特許文献１に開示された試験方法は、貯留槽の底面に供試体を固定し、回転翼を回転させることで貯留された水とともに摩耗材を攪拌するものである。しかし、かかる試験方法によれば、供試体上を球状の摩耗材が高速で転がるためにモルタル部分と粗骨材が同時に摩耗してしまい、前述の摩耗態様が再現できないという問題があった。さらには長時間の試験が必要になるという問題もあった。

また、非特許文献２に開示された試験方法は、回転胴体の内周面に供試体を固定し、この回転胴体を回転させることで摩耗材を持ち上げては落下させるものである。しかし、かかる試験方法によれば、供試体に対して円柱状の摩耗材を衝突させて大きな衝撃力を繰り返し加えるためにモルタル部分から粗骨材の抜け落ちを促進させてしまい、前述の摩耗態様が再現できないという問題があった。さらには非特許文献１に開示された試験方法よりは短いものの、長時間の試験が必要になるという問題もあった。

さらに、非特許文献３に開示された試験方法は、回転胴体の外周面に供試体を固定し、この回転胴体を回転させながら珪砂を水とともに吹き付けるものである。しかし、かかる試験方法によれば、供試体に対して珪砂を水とともに吹き付けるだけで大きな衝撃力が一切加わらないためにモルタル部分の摩耗が進行しても粗骨材が抜け落ちず、前述の摩耗態様が再現できないという問題があった。さらには非特許文献１に開示された試験方法よりは短いものの、長時間の試験が必要になるという問題もあった。

Ｇ．Ｂ．Ｒａｍｅｓｈ Ｋｕｍａｒ 他１名、Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｒｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｂｒａｓｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ、Ｊ．Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅｒｃｈ、Ｖｏｌ．５、Ｎｏ．２、１５５－１６２ 増田隆 他２名、超高強度コンクリートによる橋脚の補強、コンクリート工学、Ｖｏｌ．３１、Ｎｏ．９、５３－６１ 長束勇 他３名、水砂噴流摩耗試験機の試作とその性能評価、農業農村工学会論文集、２６６，８９－９５

この発明は、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現できる摩耗試験方法を提供することを目的としている。

この発明は、貯留槽の底面に供試体を固定して液体を貯留するとともに、前記貯留槽を構成する外筒体と当該外筒体の中心軸に対して同軸となる内芯体との間に前記供試体よりも高靭性の多面体形状に形成された摩耗材を投入し、前記外筒体と前記内芯体とで形成された円形通路に沿って回転板を回転させ、前記供試体の上部において前記摩耗材を攪拌することを特徴としている。

この発明により、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。
詳述すると、貯留槽にて回転する液体は、径外側位置よりも径内側位置のほうが流速が低くなるところ、外筒体の中心に外筒体の中心軸に対して同軸となる内芯体を設けたため、摩耗材が中心部分に滞留することを防止できる。また、回転板が外筒体と内芯体で構成された円形通路に沿って回転するため、液体の流れを乱すことなく攪拌することができる。そのため、摩耗材が流速の低い中心部分に移動しようとする力と摩耗材に作用する遠心力とを釣り合わせることができ、ひいては供試体の表面を適宜に広くかつ深く摩耗させることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

この発明の態様として、前記外筒体の内径を０．７～１．３ｍとし、前記摩耗材の重量を５０．０～１３０．０ｇとし、前記回転板の速度を５０．０～９０．０ｒｐｍとして回転させてもよい。

このように、外筒体の内径を０．７～１．３ｍとし、摩耗材の重量を５０．０～１３０．０ｇとし、回転板の速度を５０．０～９０．０ｒｐｍとして回転させることにより、摩耗材が流速の低い中心部分に移動しようとする力と摩耗材に作用する遠心力とを確実に釣り合わせることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

またこの発明の態様として、前記摩耗材の重量を５０．０～１３０．０ｇとし、前記回転板の最大回転半径を０．３５～０．５５ｍとし、前記回転板の外周側端縁における速度を１．５～５．５ｍ／ｓとして回転させてもよい。

このように、摩耗材の重量を５０．０～１３０．０ｇとし、回転板の最大回転半径を０．３５～０．５５ｍとし、回転板の外周側端縁における速度を１．５～５．５ｍ／ｓとして回転させることにより、摩耗材が流速の低い中心部分に移動しようとする力と摩耗材に作用する遠心力とを確実に釣り合わせることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

またこの発明の態様として、摩耗材として形状及び重量の少なくとも一方が異なる二種類以上が含まれてもよい。なお、形状及び重量の少なくとも一方が異なるとは、形状が異なるもののほか、形状が同じであったとしても材質の差異によって重量が異なるものが該当する。もちろん形状と重量の両方が異なるものも該当する。

このように、摩耗材として形状及び重量の少なくとも一方が異なる二種類以上が含まれることにより、供試体の表面に異なる大きさの衝撃力を繰り返し与えることができ、ひいては供試体の表面を適宜に広くかつ深く摩耗させることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

またこの発明の態様として、前記外筒体の内径を０．７～１．３ｍとし、一の前記摩耗材の重量を５０．０～９０．０ｇとし、他の前記摩耗材の重量を９０．０～１３０．０ｇとし、前記回転板の速度を５０．０～９０．０ｒｐｍとして回転させてもよい。

このように、外筒体の内径を０．７～１．３ｍとし、一の摩耗材の重量を５０．０～９０．０ｇとし、他の摩耗材の重量を９０．０～１３０．０ｇとし、回転板の速度を５０．０～９０．０ｒｐｍとして回転させることにより、摩耗材が流速の低い中心部分に移動しようとする力と摩耗材に作用する遠心力とを確実に釣り合わせることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

またこの発明の態様として、一の前記摩耗材の重量を５０．０～９０．０ｇとし、他の前記摩耗材の重量を９０．０～１３０．０ｇとし、前記回転板の最大回転半径を０．３５～０．５５ｍとし、前記回転板の外周側端縁における速度を１．５～５．５ｍ／ｓとして回転させてもよい。

このように、一の摩耗材の重量を５０．０～９０．０ｇとし、他の摩耗材の重量を９０．０～１３０．０ｇとし、回転板の最大回転半径を０．３５～０．５５ｍとし、回転板の外周側端縁における速度を１．５～５．５ｍ／ｓとして回転させることにより、摩耗材が流速の低い中心部分に移動しようとする力と摩耗材に作用する遠心力とを確実に釣り合わせることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

またこの発明の態様として、前記摩耗材が多角柱体であってもよい。なお、多角柱体とは、多角形である二つの平面と、それらの辺と辺をつなぐ複数の側面とによって形成された立体形成物を意味する。具体的には四角柱体が採用されている。

このように、摩耗材が多角柱体であることにより、供試体の表面に衝撃力を繰り返し与えることができ、ひいては供試体の表面を適宜に広くかつ深く摩耗させることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

またこの発明の態様として、前記内芯体の外周面から前記回転板の内周側端縁までの距離を、前記外筒体の内周面から前記回転板の外周側端縁までの距離よりも短くした状態で、前記回転板を回転させてもよい。

このように、内芯体の外周面から回転板の内周側端縁までの距離を、外筒体の内周面から回転板の外周側端縁までの距離よりも短くした状態で、回転板を回転させることにより、内芯体の近傍における流速の低下に起因した摩耗材の滞留を防ぐことができ、ひいては供試体の表面を適宜に広くかつ深く摩耗させることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

またこの発明の態様として、前記供試体の上面から前記回転板の下方側端縁までの距離を、前記液体の液面から前記回転板の上方側端縁までの距離よりも短くした状態で、前記回転板を回転させてもよい。

このように、供試体の上面から回転板の下方側端縁までの距離を、液体の液面から回転板の上方側端縁までの距離よりも短くした状態で、回転板を回転させることにより、供試体の近傍における流速の低下に起因した摩耗材の滞留を防ぐことができ、ひいては供試体の表面を適宜に広くかつ深く摩耗させることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

またこの発明の態様として、前記外筒体の内径と前記内芯体の外径との比が１．６７～４．０６の範囲に収まるように前記外筒体の内径と前記内芯体の外径のいずれか一方又は両方を調節した状態で、前記回転板を回転させてもよい。

このように、外筒体の内径と内芯体の外径との比が１．６７～４．０６の範囲に収まるように外筒体の内径と内芯体の外径のいずれか一方又は両方を調節した状態で、回転板を回転させることにより、貯留槽の径方向の流速分布に適当な勾配をつけることができ、ひいては摩耗材が流速の低い中心部分に移動しようとする力と摩耗材に作用する遠心力とを確実に釣り合わせることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

またこの発明の態様として、前記円形通路における前記液体の断面積と前記回転板の面積との比が２．８１～９．８２の範囲に収まるように前記液体の貯留量と前記回転板の面積のいずれか一方又は両方を調節した状態で、前記回転板を回転させてもよい。

このように、円形通路における液体の断面積と回転板の面積との比が２．８１～９．８２の範囲に収まるように液体の貯留量と回転板の面積のいずれか一方又は両方を調節した状態で、回転板を回転させることにより、回転板から離間した位置における流速の低下に起因した摩耗材の滞留を防ぐことができ、ひいては供試体の表面を適宜に広くかつ深く摩耗させることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

またこの発明の態様として、前記貯留槽の底面に種類が異なる前記供試体を周方向に並べて配置してもよい。なお、貯留槽の底面とは、外筒体と内芯体で構成された円形通路の底面を意味する。また、種類が異なるとは、材質が異なることを意味する。

このように、貯留槽の底面に種類が異なる供試体を周方向に並べて配置することにより、様々な種類の供試体に対して全く同じ条件で同時に試験を行うことができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができるという効果に加え、供試体ごとの比較を容易に行うことが可能となる。

またこの発明の態様として、前記貯留槽の底面にコアボーリング工法にて採取された前記供試体を配置してもよい。なお、貯留槽の底面とは、外筒体と内芯体で構成された円形通路の底面を意味する。

このように、貯留槽の底面にコアボーリング工法にて採取された供試体を配置することにより、コアボーリング工法にて採取された供試体に対して全く同じ条件で同時に試験を行うことができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができるという効果に加え、供試体ごとの比較を容易に行うことが可能となる。

またこの発明の態様として、前記供試体が粗骨材を含むコンクリート成形物であってもよい。なお、粗骨材は、モルタル部分を構成する細骨材よりも大きな砂利や砕石であり、その種類や密度等について限定するものではない。また、粗骨材を含まないモルタル形成物等についても試験可能である。

このように、供試体が粗骨材を含むコンクリート成形物であることにより、モルタル部分が削り取られて粗骨材が露出し、この粗骨材が抜け落ちるとさらにモルタル部分が削り取られるという摩耗態様を再現できる。すなわち、モルタル部分が選択的に削り取られる選択的摩耗を再現できる。

摩耗試験装置の構成を示す断面図。 内芯体を脱着している状況を示す説明図。 回転板駆動部の構成を示す側面図。 回転板の径方向位置を調節している状況を示す説明図。 回転板の上下方向位置を調節している状況を示す説明図。 回転板の速度方向に対する傾き角度を調節している状況を示す説明図。 回転板の遠心方向に対する傾き角度を調節している状況を示す説明図。 供試体固定部の構成を示す断面図。 供試体を固定している状況を示す説明図。 供試体の配置例を示す平面図。 第一摩耗材及び第二摩耗材を示す斜視図。 摩耗材の種類と樹脂板の傷痕との関係を示す説明図。 摩耗材の組み合せと樹脂板の傷痕との関係を示す説明図。 供試体における粗骨材の有無と摩耗態様との関係を示す説明図。 試験前の供試体と試験後の供試体を示す説明図。 コアボーリング工法にて採取された供試体を固定している状況を示す説明図。

この発明の一実施例を図面に基づいて詳述する。
図１は摩耗試験装置１の構成を示す断面図であり、図２は内芯体２３を脱着している状況を示す説明図である。図３は回転板駆動部３の構成を示す側面図であり、図４は回転板３４の径方向位置を調節している状況を示す説明図であり、図５は回転板３４の上下方向位置を調節している状況を示す説明図であり、図６は回転板３４の速度方向Ｖに対する傾き角度αを調節している状況を示す説明図である。そして、図７は回転板３４の遠心方向Ｒに対する傾き角度βを調節している状況を示す説明図である。

また、図８は供試体固定部（周方向固定部４）の構成を示す断面図であり、図９は供試体Ｓを固定している状況を示す説明図であり、図１０は供試体Ｓの配置例を示す平面図であり、図１１は第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２を示す斜視図である。図１２は摩耗材５の種類と樹脂板の傷痕との関係を示す説明図であり、図１３は摩耗材５の組み合せと樹脂板の傷痕との関係を示す説明図であり、図１４は供試体Ｓにおける粗骨材の有無と摩耗態様との関係を示す説明図であり、図１５は試験前の供試体Ｓと試験後の供試体Ｓを示す説明図である。そして、図１６は摩耗試験装置１の他の実施例に関し、コアボーリング工法にて採取された供試体Ｓを固定している状況を示す説明図である。

図１に示すように、摩耗試験装置１は、貯留槽２と回転板駆動部３と供試体固定部（周方向固定部４）を備えている。また、摩耗試験装置１は摩耗材５を用いる。摩耗材５は、摩耗試験装置１に直接的に取り付けられる構成部品ではないが、供試体Ｓを摩耗させるために不可欠なものである。そのため、本願に係る発明の構成要素として摩耗材５を含める。

＜貯留槽２について＞
図１に示すように、貯留槽２は、その内側に液体（例えば水）Ｗを貯留する。貯留槽２は、円形状の底板２１と、底板２１によって下側開口端が塞がれた円筒形状の外筒体２２とを有している。また、貯留槽２は、外筒体２２の中心に外筒体２２の中心軸Ｃに対して同軸となる内芯体２３を有している。本願においては、外筒体２２と内芯体２３で構成された閉通路を円形通路Ｐと定義している。

底板２１は、円形状に切り出された金属板である。底板２１の上面には、内芯体２３を支持するための支持台２１１が設けられている。支持台２１１は、中心軸Ｃを中心に環状に形成されており、この支持台２１１を取り囲むように供試体Ｓが配置される。また、底板２１の下面には、格子状に組み合わされたＨ形鋼２１２が固定されている。このＨ形鋼２１２には、移動の際に利用されるキャスター２１３が取り付けられている。

外筒体２２は、矩形状に切り出された金属板を湾曲させて円筒形状としたものである。外筒体２２の下側外周面には、外筒体２２の周方向に沿って円弧状に曲げられたＬ形鋼２２１が溶接されている。Ｌ形鋼２２１は、底板２１の上面に接した状態で底板２１に溶接される。また、外筒体２２の上側外周面にも、外筒体２２の周方向に沿って円弧状に曲げられたＬ形鋼２２２が溶接されている。このＬ形鋼２２２には、後述する電動機３１を支持するためのＬ形鋼２２３が架け渡されている。

内芯体２３は、円筒形状に形成された樹脂管を所定の長さに切断したものである。内芯体２３の下側開口端は、円形状に切り出された底板２３１によって塞がれており、この底板２３１の外周縁が径外側方向に突出してフランジ部２３ｆを構成している（図２参照）。フランジ部２３ｆは、前述の支持台２１１の内側に嵌められた状態で、支持台２１１に取り付けられたリテーナ２３３と底板２１との間に挟み込まれる。また、内芯体２３の上側開口端は、塞がれることなく開放されている。但し、板材等によって塞がれていてもよい。

なお、摩耗試験装置１は、内芯体２３を脱着することが可能である。つまり、図２（ａ）に示すように、内芯体２３を有している場合は、ボルト２３２を緩めてリテーナ２３３を取り外すことにより、内芯体２３を撤去することができる。また、図２（ｂ）に示すように、内芯体２３を有していない場合は、内芯体２３を載置するとともにリテーナ２３３を嵌め合わせてボルト２３２を締め付けることにより、内芯体２３を固定することができる。

このような構成により、摩耗試験装置１は、内芯体２３の形状を変更することも可能である。具体的には、内芯体２３を他の内芯体２３と交換することで、内芯体２３の大きさ（高さ及び外径）を変更したり、テーパ形状あるいはコーン形状にしたりすることが可能である。この点を考慮し、本願に係る発明においては、内芯体２３の形状について限定しないものとする。但し、内芯体２３は、上方から視て円形状（上方から視てほぼ円形状となる多角形を含む）になっていなければならない。

＜回転板駆動部３について＞
図３に示すように、回転板駆動部３は、回転板３４を貯留槽２の周方向に回転させる。回転板駆動部３は、動力源である電動機３１と、電動機３１によって回転される回転腕３２と、回転腕３２とともに回転される支持軸３３とを有している。そして、支持軸３３に回転板３４が取り付けられている。回転板３４の回転中心は、外筒体２２の中心軸Ｃに対して同軸となる。

電動機３１は、いわゆる交流モーターである。電動機３１に供給される電力は、コントローラ３０によって適宜に制御される。そのため、電動機３１の駆動状態（回転軸３１Ｓの回転速度）を自在に調節あるいは一定に維持することが可能である。電動機３１の回転軸３１Ｓは、鉛直下向きに延びており、その下端部分には腕保持部３１１が取り付けられている。

回転腕３２は、円柱状に形成された金属棒である。回転腕３２は、腕保持部３１１の側面に挿入された状態で保持される。回転腕３２は、内芯体２３の上方に位置する腕保持部３１１から外筒体２２の近傍まで延びており、腕保持部３１１と一体となって回転する。摩耗試験装置１においては、中心軸Ｃを中心として二つの回転腕３２が１８０度ごとに保持されているが、四つの回転腕３２を９０度ごとに保持することも可能である。また、八つの回転腕３２を４５度ごとに保持することも可能である。それぞれの回転腕３２の先端部分には、軸保持部３２１が取り付けられている。

支持軸３３も、円柱状に形成された金属棒である。支持軸３３は、軸保持部３２１に対して下方側から上方側に向かって挿通された状態で保持される。支持軸３３は、水平方向に延びる回転腕３２と垂直に交差して底板２１の近傍まで延びており、軸保持部３２１と一体となって回転する。摩耗試験装置１においては、回転腕３２ごとに一つの支持軸３３が保持されるため、二つの支持軸３３が１８０度ごとに配置されているが、回転腕３２の本数ならびに配置に応じて支持軸３３の本数ならびに配置が変わることとなる。それぞれの支持軸３３の下端部分には、回転板３４が取り付けられている。

このような構成により、電動機３１が駆動すると、回転腕３２と支持軸３３を介して回転板３４が円形通路Ｐに沿って回転することとなる。すると、貯留槽２に貯留された液体Ｗも回転し、液体Ｗに作用する遠心力によって液面Ｗｓが湾曲する。この状態においても、回転腕３２が液面Ｗｓよりも高い位置で回転するため、回転腕３２が液体Ｗの流れを邪魔することがない。したがって、液体Ｗの流れを乱すことなく攪拌することができる。

また、摩耗試験装置１の回転板３４は、貯留槽２の径方向（円形通路Ｐの幅方向）に長い矩形状の金属板である。回転板３４は、その内周側端部が支持軸３３に固定されている。換言すると、支持軸３３は、回転板３４の内周側端部に固定されている。そのため、支持軸３３は、内芯体２３に対して近接した位置を回転することとなる。すると、支持軸３３は、液体Ｗの液位が低くかつ流速が低い中心側領域に位置するため、支持軸３３と周囲の液体Ｗに速度差があったとしても、その影響が小さくなる。したがって、液体Ｗの流れを乱すことなく攪拌することができる。

さらに、摩耗試験装置１の内芯体２３は、回転板３４が回転していない状態においても、液体Ｗの液面Ｗｓから上方に突出している。しかし、回転板３４が回転していない状態においては液体Ｗに沈んでおり、回転板３４が回転することによって貯留槽２の中心側領域における液位が低くなると、内芯体２３が液面Ｗｓから上方に突出するように構成してもよい。このような構成であったとしても、回転板３４が回転している状態、すなわち試験を行っている状態において、液体Ｗの流れを円形通路Ｐによって規制することができる。したがって、液体Ｗの流れを乱すことなく攪拌することができる。

ところで、摩耗試験装置１は、回転板３４の径方向位置を調節することが可能である。図４に示すように、軸保持部３２１は、本体部分の上側片３２ａと下側片３２ｂによって回転腕３２を把持するように構成されているところ、これらを締め付けるボルト３２２を緩めることにより、回転腕３２の軸方向に軸保持部３２１を移動させることができる。

このような構成により、軸保持部３２１を径外側方向に移動させると、軸保持部３２１に保持された支持軸３３も径外側方向に移動し、支持軸３３に取り付けられた回転板３４も径外側方向に移動することとなる。反対に、軸保持部３２１を径内側方向に移動させると、軸保持部３２１に保持された支持軸３３も径内側方向に移動し、支持軸３３に取り付けられた回転板３４も径内側方向に移動することとなる。このように、摩耗試験装置１においては、回転板３４の径方向位置を調節することが可能である。

また、摩耗試験装置１は、回転板３４の上下方向位置を調節することも可能である。図５に示すように、軸保持部３２１は、本体部分とその前面に固定された前側片３２ｃによって支持軸３３を把持するように構成されているところ、これらを締め付けるボルト３２３を緩めることにより、回転腕３２の軸方向に対して垂直に支持軸３３を移動させることができる。

このような構成により、支持軸３３を上方向に移動させると、支持軸３３に取り付けられた回転板３４も上方向に移動することとなる。反対に、支持軸３３を下方向に移動させると、支持軸３３に取り付けられた回転板３４も下方向に移動することとなる。このように、摩耗試験装置１においては、回転板３４の上下方向位置を調節することが可能である。

さらに、摩耗試験装置１は、回転板３４の速度方向Ｖに対する傾き角度αも調節することが可能である。図６に示すように、軸保持部３２１は、本体部分の上側片３２ａと下側片３２ｂによって回転腕３２を把持するように構成されているところ、これらを締め付けるボルト３２２を緩めることにより、回転腕３２の周方向に軸保持部３２１を回動させることができる。

このような構成により、軸保持部３２１を側方から視て時計方向に回動させると、軸保持部３２１に保持された支持軸３３も時計方向に回動し、支持軸３３に取り付けられた回転板３４も時計方向に回動することとなる。反対に、軸保持部３２１を側方から視て反時計方向に回動させると、軸保持部３２１に保持された支持軸３３も反時計方向に回動し、支持軸３３に取り付けられた回転板３４も反時計方向に回動することとなる。このように、摩耗試験装置１においては、回転板３４の速度方向Ｖに対する傾き角度αを調節することが可能である。

加えて、摩耗試験装置１は、回転板３４の遠心方向（貯留槽２の径外側方向）Ｒに対する傾き角度βも調節することが可能である。図７に示すように、回転板３４に設けられた上下二つのボルト孔３４ｈのうち、上側のボルト孔３４ｈが円弧状の長円形状であるところ、このボルト孔３４ｈを通って支持軸３３に螺合されたボルト３４１を緩めることにより、支持軸３３の軸方向に対して回転板３４を回動させることができる。

このような構成により、径内側端部よりも径外側端部のほうが高くなるように回転板３４を傾けることができる。反対に、径内側端部よりも径外側端部のほうが低くなるように回転板３４を傾けることもできる。このように、摩耗試験装置１においては、回転板３４の遠心方向Ｒに対する傾き角度βを調節することが可能である。

＜周方向固定部４について＞
図８に示すように、周方向固定部４は、貯留槽２の底面（円形通路Ｐの底面）に載置された平板形状の供試体Ｓを固定する。周方向固定部４は、供試体Ｓの外周側端部を固定する外周側固定具４１と、供試体Ｓの内周側端部を固定する内周側固定具４２とを備えている。また、周方向固定部４は、摩耗材５の衝突による衝撃力を和らげるために弾性チューブ４３を備えている。

外周側固定具４１は、外筒体２２の内周面に沿うように円弧状に曲げられたＬ形鋼である。外周側固定具４１は、貯留槽２の底側に向かって延びる垂直板４１１と径内側方向に延びる水平板４１２とを有しており、この水平板４１２の上面に弾性チューブ４３が配置されている。そのため、供試体Ｓと外筒体２２との隙間に垂直板４１１を挿入すると、供試体Ｓの外周側端部上面に水平板４１２が当接し、この水平板４１２の上面に弾性チューブ４３が位置することとなる。

内周側固定具４２は、内芯体２３の外周面に沿うように円弧状に曲げられたＬ形鋼である。内周側固定具４２は、貯留槽２の底側に向かって延びる垂直板４２１と径外側方向に延びる水平板４２２とを有しており、この水平板４２２の上面に弾性チューブ４３が配置されている。そのため、供試体Ｓと内芯体２３との隙間に垂直板４２１を挿入すると、供試体Ｓの内周側端部上面に水平板４２２が当接し、この水平板４２２の上面に弾性チューブ４３が位置することとなる。

なお、周方向固定部４は、外周側固定具４１と内周側固定具４２で供試体Ｓを挟み込むことができる。つまり、図９（ａ）に示すように、供試体Ｓの両端部を押さえるように外周側固定具４１と内周側固定具４２を上方から挿入した後に、図９（ｂ）に示すように、外筒体２２の外周面側から内周面側に向かって挿通されたボルト４４を締め付けることで、外周側固定具４１を内周側固定具４２側に移動させて供試体Ｓを挟み込むことができる。このように、液体Ｗが流れることによる抵抗や摩耗材５が衝突したことによる衝撃力によって供試体Ｓがズレないようにしている。

加えて、外周側固定具４１と内周側固定具４２は、円形通路Ｐの底面に周方向に並べて載置された三枚の供試体Ｓを挟み込むことができる。つまり、図１０に示すように、上方から視て扇形状に形成された三枚一組の供試体Ｓを同時に挟み込むことができる。摩耗試験装置１においては、十五枚の供試体Ｓを円形通路Ｐの底面に周方向に並べて載置することができるため、三枚一組の供試体Ｓを五つほど用意する必要がある。したがって、例えば三枚一組の供試体Ｓごとに材料特性を変えた場合は、五種類の供試体Ｓに対して全く同じ条件で同時に試験を行うことが可能となる。

＜摩耗材５について＞
図１１に示すように、摩耗試験装置１は、一種類又は二種類の摩耗材５を用いる。本願においては、選定された二種類の摩耗材５について、小さいほうの摩耗材５を第一摩耗材５１、大きいほうの摩耗材５を第二摩耗材５２と定義する。摩耗材５（第一摩耗材５１及び／又は第二摩耗材５２）は、貯留槽２の内側に投入されて底面に固定された供試体Ｓの上部に載置される（図１参照）。

第一摩耗材５１は、四角柱形状に形成された金属形成物である。本実施形態における第一摩耗材５１の縦寸法ｘと横寸法ｙは互いに１９ｍｍであり、長さ寸法ｚは２０ｍｍである。そして、一つ当たりの重量は５６．７ｇである。但し、第一摩耗材５１の形状や重量については、円形通路Ｐの供試体Ｓ上を不規則な挙動で転がりながら、全体として第一摩耗材５１が流速の低い中心部分に移動しようとする力と第一摩耗材５１に作用する遠心力とを釣り合わせることができればよいので、厳密な値として限定するものではない。

したがって、第一摩耗材５１の形状については、単に角柱形状であることを限定し、その重量については、５０．０～９０．０ｇの範囲に収まるものであることを限定する。第一摩耗材５１を後述する第二摩耗材５２よりも小さくした（軽くした）のは、供試体Ｓに対して比較的に小さな衝撃力を加えることと、円形通路Ｐの幅方向に広がって転がることを考慮したものである。

第二摩耗材５２も、四角柱形状に形成された金属形成物である。本実施形態における第二摩耗材５２の縦寸法ｘと横寸法ｙは互いに１９ｍｍであり、長さ寸法ｚは４０ｍｍである。そして、一つ当たりの重量は１１３．４ｇである。但し、第二摩耗材５２の形状や重量についても、円形通路Ｐの供試体Ｓ上を不規則な挙動で転がりながら、全体として第二摩耗材５２が流速の低い中心部分に移動しようとする力と第二摩耗材５２に作用する遠心力とを釣り合わせることができればよいので、厳密な値として限定するものではない。

したがって、第二摩耗材５２の形状については、単に角柱形状であることを限定し、その重量については、９０．０～１３０．０ｇの範囲に収まるものであることを限定する。第二摩耗材５２を前述した第一摩耗材５１よりも大きくした（重くした）のは、供試体Ｓに対して比較的に大きな衝撃力を加えることと、円形通路Ｐの幅方向に広がらずに転がることを考慮したものである。

なお、第一摩耗材５１と第二摩耗材５２は、一般構造用圧延鋼材にて形成されている。そのため、コンクリート形成物である供試体Ｓよりも靭性（破壊に対する抵抗あるいは材質の粘り強さ）が高いとされる。また、二種類の摩耗材５を用いて試験を行うにあたり、第一摩耗材５１と第二摩耗材５２は、それぞれ複数個ずつ投入される。但し、第一摩耗材５１と第二摩耗材５２の投入数についても、供試体Ｓにおける摩耗箇所の広さ及び深さ、試験に要する時間等を考慮して最適化されるべきであるため、厳密な値として限定するものではない。

＜摩耗試験装置１の試験方法及びその結果について＞
以下に、摩耗試験装置１の主な諸元について説明し、回転板３４の回転速度を定めた経緯ならびに摩耗材５の形状を定めた経緯ならびに摩耗材５として短角柱体（第一摩耗材５１）及び角柱体（第二摩耗材５２）を選定した経緯について説明する。その後、コンクリート形成物等の供試体Ｓに対して試験を行った結果について説明する。

まず、摩耗試験装置１の主な諸元について説明する。
本実施形態において、摩耗試験装置１の外筒体２２は、内径１０５５ｍｍである。また、摩耗試験装置１の内芯体２３は、外径３７０ｍｍである。そのため、外筒体２２と内芯体２３で構成された円形通路Ｐは、幅３４２．５ｍｍであり、外筒体２２の内径と内芯体２３の外径との比は、２．８５である。さらに、このような貯留槽２（円形通路Ｐ）に対して液位が４００ｍｍとなるように液体Ｗを貯留する。このとき、円形通路Ｐにおける液体Ｗの断面積と回転板３４の面積との比は、回転板３４の面積を１９９５０ｍｍ^２として計算すると、６．８７となる。

なお、外筒体２２の内径については、結果的に０．７～１．３ｍの範囲に収まればよいものとする。これは、回転板３４の径方向位置を±１００ｍｍ程度で調節できることから１０５５±１００ｍｍとし、そこから若干の余裕をとったものである。外筒体２２の内径を少なくとも０．７～１．３ｍの範囲に収めれば、回転板３４の回転速度が同じであったとしても、試験結果に大きな差異は表れないことが確認されている。さらに、内芯体２３の外径については、０．３２～０．４２ｍの範囲に収めれば、外筒体２２の内径に関わらず各摩耗材５が中心部分に滞留しないことが確認されている。このため、外筒体２２の内径と内芯体２３の外径との比は１．６７～４．０６と表すことができる。

加えて、回転板３４の速度方向Ｖに対する傾き角度αは９０度であり、回転板３４の遠心方向Ｒに対する傾き角度βは０度とする。また、内芯体２３の外周面から回転板３４の内周側端縁までの距離Ｄ１は、外筒体２２の内周面から回転板３４の外周側端縁までの距離Ｄ２よりも短いものとする（図１参照）。さらに、供試体Ｓの上面から回転板３４の下方側端縁までの距離Ｄ３は、液体Ｗの液面Ｗｓから回転板３４の上方側端縁までの距離Ｄ４よりも短いものとする（図１参照）。そして、距離Ｄ１，Ｄ３については、第二摩耗材５２の長さ寸法ｚである４０ｍｍよりも大きい値とする。このようにしたのは、回転板３４に第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２が衝突することを防ぐためである。

さらに加えて、摩耗試験装置１の回転板３４は、最大回転半径（回転板３４が回転したときの最外端部分が通過する半径：外周側端縁と同義）が４５３．５ｍｍとなっているところ、かかる回転板３４の最大回転半径については、結果的に０．３５～０．５５ｍの範囲に収まればよいものとする。これは、回転板３４の径方向位置を±１００ｍｍ程度で調節できることから４５３．５±１００ｍｍとし、そこから若干の余裕をとったものである。回転板３４の最大回転半径を少なくとも０．３５～０．５５ｍの範囲に収まれば、外筒体２２の内径が異なっていたとしても、試験結果に大きな差異は表れないことが確認されている。但し、かかる値については、回転板３４の面積に大きく依存することとなる。

次に、回転板３４の回転速度を定めた経緯について説明する。
摩耗材５として第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２が選定される前においては、下の表１に示す六種類（Ｎｏ．１～６）が候補として挙げられていた。これらの候補は、全て一般構造用圧延鋼材にて形成されており、それぞれの形状及び重量は表１のとおりである。第一摩耗材５１はＮｏ．４に相当し、第二摩耗材５２はＮｏ．３に相当している。

回転板３４の回転速度を定めるにあたっては、候補に挙げられた摩耗材を一種類ずつ６個ほど投入し、回転板３４の回転速度をパラメータとして円形通路Ｐに沈んだ摩耗材の挙動を観察した。この結果については下の表２に示す。

このような実験により、Ｎｏ．１～５の摩耗材にあっては、回転板３４の回転速度が７０ｒｐｍ前後において縦回転及び横回転をしながら転がることが確認された。Ｎｏ．６の摩耗材にあっては、球状であるために全ての回転速度で転がるものの、円形通路Ｐの最も外側を通過するのみであり、供試体Ｓの表面を適宜に広くかつ深く摩耗させることは不可能であると考えられる。そこで、Ｎｏ．６の摩耗材を除外した上で、回転板３４の回転速度を５０～９０ｒｐｍと定めた。

次に、摩耗材５の形状を定めた経緯について説明する。
摩耗材の形状を定めるにあたっては、候補に挙げられた摩耗材を一種類ずつ２０個ほど投入し、回転板３４の回転速度を７０ｒｐｍとした状態で、供試体Ｓの代わりに固定された樹脂板への傷痕を観察した。この結果については下の表３ならびに図１２に示す。

このような実験により、摩耗材が円柱形状よりも角柱形状であるほうが傷痕の分布帯幅と集中帯幅が大きく、さらには分布帯幅に対する集中帯幅の割合も大きくなることが確認された。このことから、円柱形状よりも角柱形状のほうが摩耗促進効果が高いものと考えられる。また、Ｎｏ．５の摩耗材にあっては、傷痕の数は多いものの概して浅く、摩耗促進効果が小さいものと考えられる。そこで、Ｎｏ．５の摩耗材を除外した上で、摩耗材５の形状を角柱形状と定めた。

次に、摩耗材５として短角柱体（第一摩耗材５１）及び角柱体（第二摩耗材５２）を選定した経緯について説明する。
前述したように、貯留槽２にて回転する液体Ｗは、径外側位置よりも径内側位置のほうが流速が低くなる。そのため、摩耗材５が流速の低い中心部分に移動しようとする力と摩耗材５に作用する遠心力とを釣り合わせることが重要である。そのため、比較的に摩耗促進効果が高いＮｏ．４の摩耗材を基調としつつ、他の摩耗材を組み合わせて一種類につき２０個ほど投入し、回転板３４の回転速度を７０ｒｐｍとした状態で、供試体Ｓの代わりに固定された樹脂板への傷痕を観察した。この結果については下の表４ならびに図１３に示す。

このような実験により、Ｎｏ．４の摩耗材とＮｏ．３の摩耗材を組み合せた場合に傷痕の分布帯幅と集中帯幅が大きく、さらには分布帯幅に対する集中帯幅の割合が大きくなることが確認された。特に、この組み合わせで３０分間の試験を行った場合は、参考としてＮｏ．５の摩耗材を６０個ほど投入した場合よりも分布帯幅及び集中帯幅が大きく、さらには分布帯幅に対する集中帯幅の割合も大きくなることが確認された。また、参考として砕石を１．０ｋｇほど投入した場合よりも分布帯幅及び集中帯幅が大きく、さらには分布帯幅に対する集中帯幅の割合も大きくなることが確認された。そこで、摩耗材５としてＮｏ．４の摩耗材である短角柱体（第一摩耗材５１）とＮｏ．３の摩耗材である角柱体（第二摩耗材５２）を選定した。

次に、コンクリート形成物等の供試体Ｓに対して試験を行った結果について説明する。この試験においては、第一摩耗材５１を８０個ほど投入し、回転板３４の回転速度を７０ｒｐｍとしている。各供試体Ｓの摩耗量については、径方向に設定した７つの測線に沿ってレーザー距離計を用いて０．１ｍｍピッチで計測した。

ここで、まずは供試体Ｓについて説明する。前述したように、摩耗試験装置１においては、十五枚の供試体Ｓを円形通路Ｐの底面に周方向に並べて載置することができるため、三枚一組の供試体Ｓを五つほど用意する必要がある。したがって、例えば三枚一組の供試体Ｓごとに材料特性を変えた場合は、五種類の供試体Ｓに対して全く同じ条件で同時に試験を行うことが可能となる。

五種類の供試体Ｓは、下の表５に示すように、Ｎｏ．１～３がコンクリート形成物である。Ｎｏ．１とＮｏ．２のコンクリート形成物を比べると、目標強度は等しいものの、粗骨材の大きさが異なっている。また、Ｎｏ．２とＮｏ．３のコンクリート形成物を比べると、粗骨材の大きさは等しいものの、目標強度が異なっている。そして、Ｎｏ．４がモルタル形成物であり、Ｎｏ．５がいわゆるＵＦＣ（Ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ：超高強度繊維補強コンクリート）形成物である。

このような試験により、以下の結果が得られた。すなわち、Ｎｏ．２の供試体Ｓに関しては、図１４（ａ）に示すように、摩耗領域が供試体Ｓの外周側端部から１５０ｍｍ程度にまで及ぶことがわかる。また、粗骨材の分布によってばらつきがあるものの、外周側端部から３０～４０ｍｍの範囲で摩耗量が大きくなっていることがわかる。他方、Ｎｏ．４の供試体Ｓに関しては、図１４（ｂ）に示すように、摩耗領域が滑らかな曲面となっており、Ｎｏ．２の供試体Ｓとは摩耗態様が異なることがわかる。これは、モルタルの摩耗速度が速いことに加えて粗骨材を含まないために、ひとたび溝が形成されると摩耗材５が優先的に通過するためであると考えられる。

最後に、図１５（ａ）に試験前の供試体Ｓを示し、図１５（ｂ）に試験後の供試体Ｓを示す。かかる供試体Ｓは、Ｎｏ．２である粗骨材を含むコンクリート形成物である。図１５（ｂ）より、かかる供試体Ｓについて、モルタル部分が削り取られて粗骨材が露出し、この粗骨材が抜け落ちるとさらにモルタル部分が削り取られるという摩耗態様を再現できていることがわかる。すなわち、モルタル部分が選択的に削り取られる選択的摩耗を再現できていることがわかる。

以上のように、本願発明に係る摩耗試験方法は、貯留槽２の底面に供試体Ｓを固定して液体Ｗを貯留するとともに、貯留槽２を構成する外筒体２２と外筒体２２の中心軸Ｃに対して同軸となる内芯体２３との間に供試体Ｓよりも高靭性の多面体形状に形成された摩耗材５を投入し、外筒体２２と内芯体２３とで形成された円形通路Ｐに沿って回転板３４を回転させ、供試体Ｓの上部において摩耗材５を攪拌するものである。

このような摩耗試験方法によれば、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。
詳述すると、貯留槽２にて回転する液体Ｗは、径外側位置よりも径内側位置のほうが流速が低くなるところ、外筒体２２の中心に外筒体２２の中心軸Ｃに対して同軸となる内芯体２３を設けたため、摩耗材５が中心部分に滞留することを防止できる。また、回転板３４が外筒体２２と内芯体２３で構成された円形通路Ｐに沿って回転するため、液体Ｗの流れを乱すことなく攪拌することができる。そのため、摩耗材５が流速の低い中心部分に移動しようとする力と摩耗材５に作用する遠心力とを釣り合わせることができ、ひいては供試体Ｓの表面を適宜に広くかつ深く摩耗させることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

また、かかる摩耗試験方法においては、外筒体２２の内径を０．７～１．３ｍとし、摩耗材５の重量を５０．０～１３０．０ｇとし、回転板３４の速度を５０．０～９０．０ｒｐｍとして回転させる。

このように、外筒体２２の内径を０．７～１．３ｍとし、摩耗材５の重量を５０．０～１３０．０ｇとし、回転板３４の速度を５０．０～９０．０ｒｐｍとして回転させることにより、摩耗材５が流速の低い中心部分に移動しようとする力と摩耗材５に作用する遠心力とを確実に釣り合わせることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

また、かかる摩耗試験方法においては、摩耗材５として形状及び重量の少なくとも一方が異なる二種類以上が含まれる。なお、形状及び重量の少なくとも一方が異なるとは、形状が異なるもののほか、形状が同じであったとしても材質の差異によって重量が異なるものが該当する。もちろん形状と重量の両方が異なるものも該当する。

このように、摩耗材５として形状及び重量の少なくとも一方が異なる二種類以上が含まれることにより、供試体Ｓの表面に異なる大きさの衝撃力を繰り返し与えることができ、ひいては供試体Ｓの表面を適宜に広くかつ深く摩耗させることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

また、かかる摩耗試験方法においては、外筒体２２の内径を０．７～１．３ｍとし、第一摩耗材５１の重量を５０．０～９０．０ｇとし、第二摩耗材５２の重量を９０．０～１３０．０ｇとし、回転板の速度を５０．０～９０．０ｒｐｍとして回転させる。

このように、外筒体２２の内径を０．７～１．３ｍとし、第一摩耗材５１の重量を５０．０～９０．０ｇとし、第二摩耗材５２の重量を９０．０～１３０．０ｇとし、回転板３４の速度を５０．０～９０．０ｒｐｍとして回転させることにより、第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２が流速の低い中心部分に移動しようとする力と第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２に作用する遠心力とを確実に釣り合わせることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

また、かかる摩耗試験方法においては、第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２が多角柱体である。なお、多角柱体とは、多角形である二つの平面と、それらの辺と辺をつなぐ複数の側面とによって形成された立体形成物を意味する。具体的には四角柱体が採用されている。

このように、第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２が多角柱体であることにより、供試体Ｓの表面に衝撃力を繰り返し与えることができ、ひいては供試体Ｓの表面を適宜に広くかつ深く摩耗させることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

また、かかる摩耗試験方法においては、内芯体２３の外周面から回転板３４の内周側端縁までの距離Ｄ１を、外筒体２２の内周面から回転板３４の外周側端縁までの距離Ｄ２よりも短くした状態で、回転板３４を回転させる。

このように、内芯体２３の外周面から回転板３４の内周側端縁までの距離Ｄ１を、外筒体２２の内周面から回転板３４の外周側端縁までの距離Ｄ２よりも短くした状態で、回転板３４を回転させることにより、内芯体２３の近傍における流速の低下に起因した第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２の滞留を防ぐことができ、ひいては供試体Ｓの表面を適宜に広くかつ深く摩耗させることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

また、かかる摩耗試験方法においては、供試体Ｓの上面から回転板３４の下方側端縁までの距離Ｄ３を、液体Ｗの液面Ｗｓから回転板３４の上方側端縁までの距離Ｄ４よりも短くした状態で、回転板３４を回転させる。

このように、供試体Ｓの上面から回転板３４の下方側端縁までの距離Ｄ３を、液体Ｗの液面Ｗｓから回転板３４の上方側端縁までの距離Ｄ４よりも短くした状態で、回転板３４を回転させることにより、供試体Ｓの近傍における流速の低下に起因した第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２の滞留を防ぐことができ、ひいては供試体Ｓの表面を適宜に広くかつ深く摩耗させることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

また、かかる摩耗試験方法においては、外筒体２２の内径と内芯体２３の外径との比が１．６７～４．０６の範囲に収まるように外筒体２２の内径と内芯体２３の外径のいずれか一方又は両方を調節した状態で、回転板３４を回転させる。

このように、外筒体２２の内径と内芯体２３の外径との比が１．６７～４．０６の範囲に収まるように外筒体２２の内径と内芯体２３の外径のいずれか一方又は両方を調節した状態で、回転板３４を回転させることにより、貯留槽２の径方向の流速分布に適当な勾配をつけることができ、ひいては第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２が流速の低い中心部分に移動しようとする力と第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２に作用する遠心力とを確実に釣り合わせることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

また、かかる摩耗試験方法においては、円形通路Ｐにおける液体Ｗの断面積と回転板３４の面積との比が２．８１～９．８２の範囲に収まるように液体Ｗの貯留量と回転板３４の面積のいずれか一方又は両方を調節した状態で、回転板３４を回転させる。

このように、円形通路Ｐにおける液体Ｗの断面積と回転板３４の面積との比が２．８１～９．８２の範囲に収まるように液体Ｗの貯留量と回転板３４の面積のいずれか一方又は両方を調節した状態で、回転板３４を回転させることにより、回転板３４から離間した位置における流速の低下に起因した第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２の滞留を防ぐことができ、ひいては供試体Ｓの表面を適宜に広くかつ深く摩耗させることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

また、かかる摩耗試験方法においては、貯留槽２の底面に種類が異なる供試体Ｓを周方向に並べて配置する。なお、貯留槽２の底面とは、外筒体２２と内芯体２３で構成された円形通路Ｐの底面を意味する。また、種類が異なるとは、材質が異なることを意味する。

このように、貯留槽２の底面に種類が異なる供試体Ｓを周方向に並べて配置することにより、様々な種類の供試体Ｓに対して全く同じ条件で同時に試験を行うことができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができるという効果に加え、供試体Ｓごとの比較を容易に行うことが可能となる。

また、かかる摩耗試験方法においては、供試体Ｓが粗骨材を含むコンクリート成形物である。なお、粗骨材は、モルタル部分を構成する細骨材よりも大きな砂利や砕石であり、その種類や密度等について限定するものではない。また、粗骨材を含まないモルタル形成物等についても試験可能である。

このように、供試体Ｓが粗骨材を含むコンクリート成形物であることにより、モルタル部分が削り取られて粗骨材が露出し、この粗骨材が抜け落ちるとさらにモルタル部分が削り取られるという摩耗態様を再現できる。すなわち、モルタル部分が選択的に削り取られる選択的摩耗を再現できる。

この発明の構成と前述の実施形態との対応において、この発明の摩耗試験装置は摩耗試験装置１に対応し、
以下同様に、
貯留槽は貯留槽２に対応し、
回転板駆動部は回転板駆動部３に対応し、
周方向固定部は周方向固定部４に対応し、
摩耗材は摩耗材５（第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２）に対応し、
挿入固定部は挿入固定部６に対応し、
外筒体２２に対応し、
内芯体２３に対応し、
回転腕３２に対応し、
支持軸３３に対応し、
回転板３４に対応し、
中心軸Ｃに対応し、
円形通路は円形通路Ｐに対応し、
供試体は供試体Ｓに対応し、
液体は液体Ｗに対応し、
液面は液面Ｗｓに対応するも、この発明は、前述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施形態を得ることができる。

例えば前述したように、本願発明に係る摩耗試験方法においては、摩耗材５の重量が５０．０～１３０．０ｇの範囲に収まるものとされている。そして、回転板３４の最大回転半径（回転板３４が回転したときの最外端部分が通過する半径：外周側端縁と同義）が０．３５～０．５５ｍの範囲に収まり、回転板３４の速度が５０．０～９０．０ｒｐｍの範囲に収まるところ、回転板３４の外周側端縁における速度は、所定の数式に基づいて１．５～５．５ｍ／ｓと算出することができる。

このため、かかる摩耗試験方法においては、摩耗材５の重量を５０．０～１３０．０ｇとし、回転板３４の最大回転半径を０．３５～０．５５ｍとし、回転板３４の外周側端縁における速度を１．５～５．５ｍ／ｓとして回転させるものと表すことができる。

このように、摩耗材５の重量を５０．０～１３０．０ｇとし、回転板３４の最大回転半径を０．３５～０．５５ｍとし、回転板３４の外周側端縁における速度を１．５～５．５ｍ／ｓとして回転させることにより、摩耗材５が流速の低い中心部分に移動しようとする力と摩耗材５に作用する遠心力とを確実に釣り合わせることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

さらに前述したように、本願発明に係る摩耗試験方法においては、摩耗材５として第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２を用いており、第一摩耗材５１の重量が５０．０～９０．０ｇの範囲に収まり、第二摩耗材５２の重量が９０．０～１３０．０ｇの範囲に収まるものとされている。そして、回転板３４の最大回転半径（回転板３４が回転したときの最外端部分が通過する半径：外周側端縁と同義）が０．３５～０．５５ｍの範囲に収まり、同じく回転板３４の外周側端縁における速度が１．５～５．５ｍ／ｓの範囲に収まる。

このため、かかる摩耗試験方法においては、第一摩耗材５１の重量を５０．０～９０．０ｇとし、第二摩耗材５２の重量を９０．０～１３０．０ｇとし、回転板３４の最大回転半径を０．３５～０．５５ｍとし、回転板３４の外周側端縁における速度を１．５～５．５ｍ／ｓとして回転させるものと表すことができる。

このように、第一摩耗材５１の重量を５０．０～９０．０ｇとし、第二摩耗材５２の重量を９０．０～１３０．０ｇとし、回転板３４の最大回転半径を０．３５～０．５５ｍとし、回転板３４の外周側端縁における速度を１．５～５．５ｍ／ｓとして回転させることにより、第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２が流速の低い中心部分に移動しようとする力と第一摩耗材５１及び第二摩耗材５２に作用する遠心力とを確実に釣り合わせることができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができる。

加えて、摩耗試験装置１においては、貯留槽２の底面に円柱形状の供試体Ｓを挿入した状態で固定する供試体固定部（挿入固定部６）を設けてもよい。すなわち、図１６に示すように、貯留槽２の底板２１に円筒形状の挿入孔６ｈを設け、この挿入孔６ｈに円柱形状の供試体Ｓを挿入した状態で固定する挿入固定部６を設けてもよい。

この場合、供試体Ｓの上面とその周囲の高さを合わせるために調節台６１を備えるとしてもよい。調節台６１は、供試体Ｓが挿通される挿通孔６１ｈが設けられており、外周側固定具４１と内周側固定具４２によって挟まれた状態で固定される。また、調節台６１は、少なくとも供試体Ｓよりも高い耐摩耗性を有することが好ましい。調節台６１の摩耗の進行が早く、供試体Ｓの上面が突出した状態となれば、供試体Ｓの角部や側面に摩耗材５が集中して衝突することとなり、良好な試験が行えないからである。

このような構成とすることにより、かかる摩耗試験方法においては、貯留槽２の底面にコアボーリング工法にて採取された供試体Ｓを配置してもよい。なお、貯留槽２の底面とは、外筒体２２と内芯体２３で構成された円形通路Ｐの底面を意味する。

このように、貯留槽２の底面にコアボーリング工法にて採取された供試体Ｓを配置することにより、コアボーリング工法にて採取された供試体Ｓに対して全く同じ条件で同時に試験を行うことができる。したがって、所定の摩耗態様を短時間の試験によって再現することができるという効果に加え、供試体Ｓごとの比較を容易に行うことが可能となる。

最後に、摩耗試験装置１においては、貯留槽２に液体Ｗを貯留する構成としているが、例えば粘度調整された油材等を用いてもよい。また、摩耗材５が一般構造用圧延鋼材（ＳＳ材）にて形成されているが、例えばねずみ鋳鉄材（ＦＣ材）や球状黒鉛鋳鉄材（ＦＣＭ材）、ステンレス鋼材（ＳＵＳ材）等を用いてもよい。さらには石材等を用いてもよい。これらを摩耗材５とする場合においても、角柱体であることが好ましい。

１…摩耗試験装置
２…貯留槽
３…回転板駆動部
４…周方向固定部
５…摩耗材
６…挿入固定部
２２…外筒体
２３…内芯体
３２…回転腕
３３…支持軸
３４…回転板
Ｃ…中心軸
Ｐ…円形通路
Ｓ…供試体
Ｗ…液体
Ｗｓ…液面

Claims (13)

1. 貯留槽の底面に供試体を固定して液体を貯留するとともに、前記貯留槽を構成する外筒体と当該外筒体の中心軸に対して同軸となる内芯体との間に前記供試体よりも高靭性の多面体形状に形成された摩耗材を投入し、前記外筒体と前記内芯体とで形成された円形通路に沿って回転板を回転させ、前記供試体の上部において前記摩耗材を攪拌する
   摩耗試験方法。
2. 前記外筒体の内径を０．７～１．３ｍとし、前記摩耗材の重量を５０．０～１３０．０ｇとし、前記回転板の速度を５０．０～９０．０ｒｐｍとして回転させる
   請求項１に記載の摩耗試験方法。
3. 前記摩耗材の重量を５０．０～１３０．０ｇとし、前記回転板の最大回転半径を０．３５～０．５５ｍとし、前記回転板の外周側端縁における速度を１．５～５．５ｍ／ｓとして回転させる
   請求項１に記載の摩耗試験方法。
4. 前記摩耗材として形状及び重量の少なくとも一方が異なる二種類以上が含まれる
   請求項１に記載の摩耗試験方法。
5. 前記外筒体の内径を０．７～１．３ｍとし、一の前記摩耗材の重量を５０．０～９０．０ｇとし、他の前記摩耗材の重量を９０．０～１３０．０ｇとし、前記回転板の速度を５０．０～９０．０ｒｐｍとして回転させる
   請求項４に記載の摩耗試験方法。
6. 一の前記摩耗材の重量を５０．０～９０．０ｇとし、他の前記摩耗材の重量を９０．０～１３０．０ｇとし、前記回転板の最大回転半径を０．３５～０．５５ｍとし、前記回転板の外周側端縁における速度を１．５～５．５ｍ／ｓとして回転させる
   請求項４に記載の摩耗試験方法。
7. 前記摩耗材が多角柱体である
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の摩耗試験方法。
8. 前記内芯体の外周面から前記回転板の内周側端縁までの距離を、前記外筒体の内周面から前記回転板の外周側端縁までの距離よりも短くした状態で、前記回転板を回転させる
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の摩耗試験方法。
9. 前記供試体の上面から前記回転板の下方側端縁までの距離を、前記液体の液面から前記回転板の上方側端縁までの距離よりも短くした状態で、前記回転板を回転させる
   請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の摩耗試験方法。
10. 前記円形通路における前記液体の断面積と前記回転板の面積との比が２．８１～９．８２の範囲に収まるように前記液体の貯留量と前記回転板の面積のいずれか一方又は両方を調節した状態で、前記回転板を回転させる
    請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の摩耗試験方法。
11. 前記貯留槽の底面に種類が異なる前記供試体を周方向に並べて配置する
    請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の摩耗試験方法。
12. 前記貯留槽の底面にコアボーリング工法にて採取された前記供試体を配置する
    請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の摩耗試験方法。
13. 前記供試体が粗骨材を含むコンクリート成形物である
    請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の摩耗試験方法。

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